מדרגות עזר חדשות הכניסו מעיין לצעדכם

לנסות לעדכן מדרגות זה כמו להמציא את הגלגל מחדש: שיפור בעיצוב פשוט שעמד במבחן הזמן אינו משימה קלה. עם זאת, לאנשים עם פגיעות או ניידות מוגבלת, טיפוס על גרם מדרגות אינו משימה קלה. על ידי פריצה לפיזיקה של ניווט במדרגות, צוות חוקרים ביו-מכניים המציאו אב-טיפוס שיכול לעזור להניע מדרגות, ואת המשתמשים שלהם, לגבהים חדשים.

תוכן קשור

• אמנות כטיפול: איך להתיישן באופן יצירתי

"אמא שלי אוהבת להתלונן שהיא ממש פעילה והיא יכולה לעבור מרחקים ארוכים, אבל בכל פעם שיש מדרגות היא מתקשה לטפס עליהם, " אומרת קארן ליו, פרופסור למדעי המחשב במכון הטכנולוגי בג'ורג'יה.

ליו, גם הכותב המקביל במחקר שנערך ב- PLOS ONE המתאר את אב-הטיפוס החדש של המדרגות, הכיר בכך שטיפסת מדרגות מדורגת כאחת הפעילויות הקשות ביותר עבור קשישים או פצועים. גם כאשר אנשים בריאים וניידים באופן אחר, איבוד היכולת לנווט במדרגות הוא לרוב הגורם המכריע שמכריח אנשים לצאת מבתיהם ואל יישובי דיור מוגן.

אב הטיפוס החדש של המדרגות רותם אנרגיה כאשר אדם יורד במדרגות וממחזר אותו בדרך חזרה למעלה כדי להעניק למשתמשים דחיפה. זה עובד כי, באופן אינטואיטיבי, אנשים מבזבזים יותר אנרגיה בירידה במדרגות מאשר למעלה.

כשאתה עולה במדרגות, כל האנרגיה שאתה מכניס לרגליים שלך הופכת לאנרגיה פוטנציאלית - כשאתה מגיע לראש אתה גבוה ממה שהיית בעבר. ירידה במדרגות זה סיפור אחר. עם כל שלב גופך נמצא בעיקר בנפילה מבוקרת, והאנרגיה שהשרירים שלך מוציאים כדי למנוע נפילה מגעילה לתחתית מבוזבזת. ליו חשב שאפשר יהיה לתפוס אנרגיה מבוזבזת ולהחזיר אותה בעלייה כלפי מעלה.

"לא הייתה שום דרך אוכל ליצור מכשיר כזה, " אמר ליו. כמדעני מחשבים, היה לה רעיון טוב אך אין דרך לבנות אב-טיפוס בפועל. היא פנתה לנה טינג, פרופסור להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת אמורי ומומחית לקינטיקה אנושית. "אף אחד לא יודע תנועה טוב יותר מלנה, " היא אומרת. יחד עם חוקר הפוסט-דוקטורט דאז, יון סונג סונג, הם הרכיבו את ראשם ושכללו עיצוב.

להפתעתם, להמציא את הגלגל מחדש היה חתיכת עוגה. "זה לא היה קשה כמו שחשבתי שזה יהיה, " אומר סונג. "כיוונו לפשטות - לא הלכנו על רובוט מפואר שיכול לנוע ולדבר ולקבל החלטות טובות." הם פשוט ניסו לפרוץ את המכניקה שכבר קורה בכל פעם שאתה עולה או יורד במדרגות.

כל מדרגות במדרגות העזר המסייעות למחזור האנרגיה שלהם מחוברות למעיינות. בדרך במורד המדרגות, לחץ מכל צעד רגל דוחף במורד זזה, דוחס את הקפיצים ונועל את המדרכה במקום עם מנעול אלקטרומגנטי. הקפיצים הדחוסים לוכדים ואוחזים באנרגיה שאחרת תתפזר. בדרך חזרה למעלה, מד לחץ על כל מדרכה מרגיש את כף הרגל, משחרר את המנעול והקפיצים משחררים את האנרגיה האגורה כדי לעזור להניע את העלייה.

"חשבתי, אין מצב שזה יעבוד", נזכר טינג. מדרגות עמוסות באביב הביאו לראש חזיונות של מעוטים או נקודות קלע. זה בסדר אם אתה קמצן אולימפי, אבל לא אם אתה קשיש או פצוע רק מנסה לפלס את דרכך למעלה.

הם עברו כמה עיצובים קפיציים והתיישבו על קפיץ הארכה עדין. אם אתה עומד דומם במדרגותיהם החדשות, אינך צריך לדאוג להיערך אל הנחיתה הבאה. רק כשאתה בתנועה, הפלטפורמות המעוניינות מסייעות בעדינות את כף הרגל שלך עד לשלב הבא. "זה יכול רק לעזור לך כשאתה עולה או יורד באופן פעיל, זה לא יכול לדחוף אותך מסביב, " אומר טינג.

הירידה במדרגותיהם "מתחשק ללכת במורד גבעה עם אדמה רכה מאוד", אומר סונג. "זה כאילו שיש לך כרית בכל צעד, וכשאתה הולך למטה אתה מעיף אותם. אתה מרגיש כוח משיכה נמוך. "התחושה הזו הייתה קלה לשליטה עבור נבדקי המבחן שהביאו למעבדה.

לעומת זאת מעלה, "זה כאילו מישהו מרים את הרגל", אומר סונג. כולם דיווצו דרך דשא ערפילי בגשם, אבל מרגישים עזרה רפאים כשאתה עולה במדרגות? זה לוקח קצת להתרגל. ובכל זאת, לאחר למעלה מ -300 ריצות מבחן, הם לא דיווחו על בעיות בטיחותיות. הם גם השתמשו בחיישנים למדידת פעילות משותפת והראו כי עליית המדרגות המסייעות דורשת פחות עבודה משמעותית ממה שהוצא במדרגות המקובלות. מה שכן, אב הטיפוס שלהם מגיע לכדי שבריר מהמחיר של התקנת מעלית או מעלית מדרגות.

עם התוצאות המבטיחות הללו, הצוות מקווה שיש להם מוצר שיכול לשווק כדי להקל על הקשישים או הפצועים. "מדרגות למחזור אנרגיה הן רעיון נהדר, " אומר סטיב קולינס, פרופסור להנדסת מכונות מאוניברסיטת קרנגי מלון שלא היה מעורב במחקר.

"השרירים שלנו הם דברים מדהימים", אומר קולינס. הם מתחזקים בהתאם לצרכים שלנו, הם בורחים את הדלק שאנחנו מספקים להם מהסביבה והם מרפאים את עצמם. "כל מהנדס היה שמח להיות מסוגל לעשות כמה מהדברים האלה", הוא אומר, אבל על כל היכולות המדהימות שלהם, דבר אחד שרירים רעים בו הוא מיחזור אנרגיה. עם גרם המדרגות החדש הזה, אומר קולינס, הממציאים פרצו את הפיזיקה כדי לעשות את מה שהשרירים שלנו לא יכולים. "הם לוכדים ביעילות ומחזירים לך את האנרגיה."

מכיוון שהמדרגות קלות וזולות להתקנה, קולינס חושב שהם יכולים לאפשר לאנשים מבוגרים או לבעלי מוגבלות ניידות להישאר קצת יותר בבתיהם. "זה באמת יכול לעשות את ההבדל עבור הרבה אנשים, " הוא אומר. "עם כמה ציוצים קטנים ... אני חושב שזה יכול להיות מוצר טוב."

ליו וצוותה מקבלים פטנט זמני על מדרגותיהם המסייעות, אך שיווק ההמצאה שלהם יהיה תלוי בעניין. יש להם הרבה רעיונות, והם אפילו יכולים ליישם חבילה של תכונות חדשות למדרגות שלהם כמו לאחסון האנרגיה שנלכדה לשימוש ביישומים אחרים. במקום לעזור לעלות במדרגות, למשל, הם יכלו להקפיץ את המנגנון שיכול להעביר את האנרגיה הזו להטעין טלפון סלולרי במקום זאת.

בסמוך לדוכן שלהם הוא פשוט לפתח מערכת מדרגות מלאה שתבנה על אב-הטיפוס הקיים, עם זאת. בסופו של יום, מטרתם לעזור לאנשים עם מוגבלות בניידות להישאר בבתיהם. ליו סיפר על כך שהראה לאמה את מדרגות האב-טיפוס שלהם. "התגובה שלה הייתה 'טוב, כדאי שתמהר'."